- 刘昊;赵鸿滨;
镍钴层状双氢氧化物（NiCo-LDH）具有独特的结构与双金属协同催化效应，在无酶葡萄糖传感器领域备受关注，通过与高导材料复合突破本征导电性差与传质限制，提升导电性和催化性能是当前NiCo-LDH材料体系的研究重点。本文通过氢气泡模板法在商用丝网印刷金电极（AuSPE）上沉积了多孔金钌（AuRu）合金，然后通过电沉积NiCo-LDH得到NiCo-LDH/AuRu/Au-SPE结构的无酶葡萄糖传感器。采用场发射扫描电镜（FE-SEM）、X射线能谱仪（EDS）和X射线光电子能谱（XPS）对制备样品进行结构和表面化学态表征，结果表明，NiCo-LDH/AuRu具有三维互连多孔结构，Ni~(2+)/Ni~(3+)和Co~(2+)/Co~(3+)的羟基化特征说明NiCo-LDH材料的有效构筑。通过调节溶液中Ni/Co摩尔比和沉积时间，研究了不同生长条件下催化的性能，当Ni/Co摩尔比为3∶2、沉积时间为300 s时，NiCo-LDH/AuRu/Au-SPE无酶葡萄糖传感器具有最优催化活性。制备的传感器在线性检测范围0.005～0.9 mmol·L~(-1)和0.9～11 mmol·L~(-1)所对应的灵敏度分别为2.73和2.36 mA·（mmol·L~(-1)）~(-1)·cm~(-2)。此外，该传感器还具有良好的抗干扰能力，不易被Cl~-毒化。结果表明，通过NiCo-LDH与AuRu的协同结构设计可有效提升NiCo-LDH基无酶葡萄糖传感器的催化活性与传质效率。
2025年05期 v.49;No.350 627-635页 [查看摘要][在线阅读][下载 2389K] - 冯力;张华倩;张维;安国升;赵燕春;
本文选取Fe,Cr,Mn,Al,Cu等相对廉价的元素作为高熵合金的主元素，利用真空电弧熔炼技术制备FeCrMnAlCu系高熵合金。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）、透射电镜（TEM）、显微硬度计、摩擦实验机等设备检测分析了Al含量的变化对FeCrMnAl_xCu (x=0,0.5,1.0,1.5,2.0）高熵合金相结构、显微组织、硬度、耐磨性、抗压强度的影响。结果表明：FeCrMnAlCu高熵合金是由简单的体心立方（bcc）和面心立方（fcc）双相构成，随着Al含量的增加，FeCrMnAl_xCu高熵合金中的bcc相逐渐增加，bcc相中的纳米级富Cu析出物含量也逐渐增加，Fe CrMnAl_xCu高熵合金的硬度逐渐增加，使得FeCrMnAl_xCu高熵合金具有良好的耐磨性能，当x=1.5时合金的综合性能达到最佳，硬度达到HV_(0.2)489.6，屈服强度为1286.72 MPa，抗压强度为1908.80 MPa，变形率为9.05%；与性能接近的同类高熵合金相比，FeCrMnAlCu系高熵合金具有更高的性价比。
2025年05期 v.49;No.350 636-647页 [查看摘要][在线阅读][下载 2232K] - 朱荣燕;宋永辉;董萍;廖龙;王亚;张亮;
本文采用过硫酸盐（PS）高级氧化技术处理氰化尾渣，研究了温度对浸出过程的影响及黄铁矿的氧化反应机制。结果表明，随着温度的升高，铁浸出率逐渐升高，90℃时浸出率达到了93.69%，质量损失率为52.8%，金含量由1.19 g·t~(-1)富集到2.88 g·t~(-1)。浸出过程符合伪一级动力学模型，反应速率常数为0.0897 h~(-1)，表观活化能为41.177 kJ·mol~(-1)，化学反应为速率控制步骤。常温条件下氰化尾渣中黄铁矿的分解主要归功于S_2O_8~(2-)的直接氧化作用，随着浸出温度的升高，过硫酸盐吸收外部能量诱导O?O键的分解，SO_4~(·-)和HO·自由基的氧化作用贡献率增加，90℃时HO·氧化作用占比可达到94.19%；同时，溶液中Fe~(3+)浓度的增大也有助于S?S键的断裂，实现Fe~(2+)/Fe~(3+)间的循环转换，促进了自由基的产生，进一步提升浸出率。浸出后黄铁矿表面凹陷和腐蚀开裂现象加深，有利于包裹金的解离，为后续金的富集与回收创造有利条件。
2025年05期 v.49;No.350 648-656页 [查看摘要][在线阅读][下载 1152K] - 赵博;吴伟;杨峰;曾加庆;何建中;梁志刚;
针对钢中元素与La元素的耦合作用对夹杂物生成的影响机制不明确的问题，本文采用热力学计算和稀土元素合金化实验相结合的方法研究了凝固过程温度以及La,Al,O,S元素含量对于夹杂物生成的影响，并总结了Q355钢微观组织的变化规律。结果发现，随着凝固温度的降低，CaS以及铝酸盐类夹杂物生成量变化较大，更偏向于在稀土夹杂物表面附着，稀土夹杂物的生成量变化不大；在目前Q355热力学操作工艺参数窗口情况下，La元素易生成La_2O_2S，随着La和S元素的含量增加，La元素更偏向生成La_xS_y,Al和O元素含量的增加，使得La元素向LaAlO_3夹杂物转变；随着La元素升至47×10~(-6)，平均晶粒尺寸由17.64μm降至13.53μm，珠光体比例由45%降低至38%；通过计算夹杂物与α-Fe,γ-Fe以及δ-Fe的错配度，得出稀土夹杂物与铁素体和奥氏体界面共格结构是促进组织细化的主要原因，异质晶核可以成为有效形核衬底，进而增大形核率，促进晶粒尺寸的降低。
2025年05期 v.49;No.350 657-668页 [查看摘要][在线阅读][下载 1845K]
- 杨阳;朱永泽;杨时聪;谢克强;魏奎先;马文会;
金刚线切割工艺作为光伏单晶硅片生产的主要工艺，切割过程会造成30%～40%的高纯硅损耗与切削液混合，形成硅片切割废料浆液，固含量通常为2%～5%，废料浆液中的硅难以分离以进一步回收利用。为了实现硅片切割废料浆液中硅的分离，本文基于单颗粒沉降的力学机制以及Stokes理论，对静水中硅颗粒沉降过程中的受力情况与沉降行为进行分析，通过修正多颗粒在水中的沉降速率，并对硅颗粒的粒度、微观结构、球形度等自身性质进行了测定与计算。研究结果表明，硅颗粒的球形度使沉降时间增长了约10%，颗粒雷诺数的为1×10~(-6)～1×10~(-4)，低于层流区划分范围，而固含量是影响硅颗粒沉降最主要的因素，颗粒固含量由单颗粒增长到32%，其最终沉降时间增大1×10~3倍以上。同时实验结果表明，受空隙率影响，硅颗粒最终沉降的沉积物体积普遍大于其初始固含量，且硅颗粒在低固含量时沉降变化稳定，在高固含量时沉积物体积变化幅度大，低粒度、低固含量情况下达到稳定状态所需时间较短，且受沉降行为改变的影响，硅颗粒初期均匀分散，中期团聚下沉，后期均匀分散下沉。因此通过降低硅片切割废料浆液固含量、增强团聚、提升颗粒群整体粒径的方式可以有效提高沉降效率，从而利于硅片切割废料浆液中的硅的分离。
2025年05期 v.49;No.350 713-725页 [查看摘要][在线阅读][下载 1452K] - 李红肖;王璐;薛正良;
超细钼粉是高附加值钼产品深加工的关键基础材料。超细钼粉制备方法对其尺寸、形貌、纯度和分散性等特征影响巨大。鉴于此，本文提出H_2程序升温还原h-MoO_3法对其进行制备研究，重点探讨了升温速率对还原过程的影响关系，并采用解热重-差热分析（TG-DTA）、X射线衍射（XRD）和场发射扫描电子显微镜（FESEM）等技术分析了反应进程中的物相转变规律和形态演变行为。结果表明，随着升温速率的逐渐增大，反应达到指定阶段所需温度逐渐提高，相应的吸放热峰位和峰强也随之增加。整个反应进程中，随着温度的逐渐升高，原料首先发生表面吸附水和残留铵根离子的移除反应，之后在673 K左右亚稳态六方相h-MoO_3随即转变成稳定态正交相α-MoO_3和Mo_4O_(11)。随着温度的进一步升高，MoO_2开始形成，期间伴随中间产物Mo_4O_(11)的生成；进一步升高反应温度，产物为金属Mo，整个反应历程可大致表述成h-MoO_3→α-MoO_3+Mo_4O_(11)→MoO_2→Mo。通过研究本工作还发现在MoO_3至MoO_2的还原过程中，化学气相传输机制占据主导，产物由原料的六方柱状逐渐转变成片状形貌；然而，在MoO_2至Mo的还原过程中，化学气相传输机制和假晶转变机理共同发挥作用，并且后者占据主导，此时所得钼粉基本维持与MoO_2一致的片状形貌，并且颗粒细小，平均粒径约为369.81 nm。
2025年05期 v.49;No.350 726-736页 [查看摘要][在线阅读][下载 1392K] - 李沛伦;邱显扬;刘殿文;杨凯志;申培伦;
本文以Mn-Ag共生矿为研究对象，采用硫酸体系下的铁还原法，在不同酸浸pH下进行实验，发现适宜的浸出终点pH为3，在pH大于3的条件下不利于锰银化学解离，氰化渣中银含量明显升高；在pH小于3的条件下，酸浸渣中的银含量明显降低，造成部分银的损失，因此需开展银的浸出行为研究。基于上述现象，深入进行了浸出液中主要元素铁、锰的溶液化学分析和电位-pH关系分析。结果表明：与锰结合的银，在失去锰矿物载体后会以Ag~+的形式进入液相，并在硫酸体系下生成微溶的硫酸银进入固相。在酸浸pH为2～3时，溶液中的Fe~(3+)会生成Fe(OH)SO_4和Fe(OH)_3两种胶体，该类物质通常具有良好的絮凝效果，可以对新生硫酸银起到捕收聚沉作用，更有利于银回收至酸浸渣中，而过低的p H会导致胶体溶解，絮凝作用减弱，造成该部分银的损失，据此推断出该体系下的银浸出行为模型。酸浸渣的扫描电镜-能谱（SEM-EDS）分析结果表明，新生硫酸银粒度极微细，仅在与铁胶体团聚状态下可以被表征，EDS面扫描发现其粒度甚至达到微纳尺度，客观证明了银浸出行为模型的合理性。
2025年05期 v.49;No.350 737-747页 [查看摘要][在线阅读][下载 1396K] - 杨袁涛;王军丽;杨邻静;王选兵;魏金龙;佟晓宁;徐瑞东;
锡（Sn）的电解精炼普遍采用骨胶、β-萘酚辅助在氟硅酸体系中进行。然而，氟硅酸高饱和蒸气压和低的稳定性对环境造成一定负担，与冶金绿色可持续发展目的相悖，此外，骨胶来自天然动物骨骼是一种复杂的添加剂，容易造成相对分子质量的可变性、结构的不确定性及实际生产的复杂性。本文根据甲基磺酸（MSA）具有低饱和蒸气压和高稳定性的特点，通过使用化学合成的添加剂β-萘酚乙氧基化物（Lugalvan BNO12）辅助MSA进行Sn的电解精炼。结果表明，Lugalvan BNO12对Sn沉积过程具有抑制作用，有助于获得平整的沉积层。其最优工艺条件为：Sn~(2+)浓度为100 g·L~(-1),MSA浓度为100 g·L~(-1),Lugalvan BNO12浓度为3 g·L~(-1)，阴极电流密度为100 A·m~(-2)，极间距为2 cm，电解温度为35℃。在此工艺条件下，阴极Sn沉淀层平整致密无枝晶，阴极Sn的纯度可达99.98%，电流效率为99.6%。
2025年05期 v.49;No.350 748-758页 [查看摘要][在线阅读][下载 1459K] - 刘钰;梁家邦;王泽高;高亮娟;
随着全球能源需求的增长和环境污染问题的日益严重，开发高效、可持续的能源转换技术成为当今科学研究的重要课题。在众多技术中，电解水作为一种将水分解为氢气和氧气的清洁能源技术，因其高效、环保的特性而受到广泛关注。金属有机框架化合物（MOFs）作为一类具有多样化结构和功能的新型材料，在催化电解水领域展现出了巨大的潜力。本文介绍了MOFs的合成策略，包括传统和创新方法，并重点讨论了MOFs在催化电解水，尤其是析氢反应（HER）和析氧反应（OER）中的应用。通过对最新研究成果的分析，揭示了通过结构设计和功能化改性提升MOFs催化性能的策略，并指出了目前面临的挑战和未来的研究方向，突出了MOFs在解决全球能源问题中的应用前景和潜力。
2025年05期 v.49;No.350 759-780页 [查看摘要][在线阅读][下载 1724K] - 奚金燕;甘俊;高世鑫;张潇;唐玲;刘锋;
质子交换膜（PEM）电解水制氢技术非常适应可再生能源（如风能、太阳能等）发电的波动性，被认为是极具发展前景的可持续发展的制氢技术。目前，PEM电解水制氢技术发展的研究重点主要在于减少贵金属的用量、提高电解槽的能源转换效率和延长使用寿命。阳极析氧反应（OER）作为电解水反应速率控制步骤，阳极催化剂的活性、稳定性以及成本成为制约PEM电解水制氢大规模发展的重要因素。因此，寻求能够同时降低催化剂成本和提高催化剂性能的有效方法迫在眉睫。为进一步降低贵金属的载量和提高催化剂性能，本文综述了高效阳极析氧贵金属电催化剂制备的最新研究进展，主要包括合金化及杂原子掺杂型、纳米结构化以及负载型催化剂。最后，对低贵金属载量高性能PEM电解水析氧催化剂未来的发展提出了展望。
2025年05期 v.49;No.350 781-794页 [查看摘要][在线阅读][下载 1356K] 下载本期数据